Porque gravidade modifica o tempo?

Eu já sei que deformações no espaço causam modificação na percepção do tempo, que aumento na velocidade causa, consequentemente, aumento na massa, que por sua vez modifica a passagem do tempo, etc. O que me intriga e até hoje não encontrei explicação em lugar algum é o POR QUÊ disso ocorrer. Já sei que vários e vários experimentos comprovam isso, que a tecnologia atual de geolocalização utiliza tais princípios, etc, etc. Mas porque DIABOS isso acontece? Porque aumento da velocidade e aumento da intensidade de campo gravitacional provocam alteração no tempo?

https://www.youtube.com/watch?v=56TJuxnWC-c Já viu esse video? Ele explica muito bem somente com conceitos simples, sem usar matemática muito elaborada.

Só tenta tirar essas palavras pesadas no tópico. Eu pessoalmente tenho uma visao critica a essa ideia. Depois comento.

Se em algum momento usei alguma palavra "pesada" no tópico peço desculpas, não foi a intenção. Só me expressei dessa forma, digamos, exasperada para deixar de forma bem explícita a minha dúvida, que é justamente saber o por quê de tal fenômeno ocorrer, pois já fiz várias perguntas em vários tópicos e já vi vários vídeos sobre o assunto e nenhum realmente explica o por quê. Só diz que experimentos comprovam, os satélites comprovam, etc, etc. Mas nenhum diz o porquê de acontecer.

A propósito, ainda vou ver esse vídeo do Douglas Gomes. Já acompanho o canal dele a algum tempo porém ainda não havia visto esse vídeo em questão, obrigado por compartilhar.

Basicamente:

- Nada pode viajar mais rápido que a luz. A soma da velocidade espacial com a velocidade temporal do objeto é constante, e igual à velocidade da luz. Tudo está sempre se movendo para frente na dimensão temporal. Se um objeto viaja na velocidade da luz, o tempo para para este. Se está parado, move-se no tempo (dimensão temporal) na velocidade da luz.

- A gravidade e a velocidade não alteram o tempo. Estes afetam apenas quão rápido o objeto em questão viaja no tempo.

- A gravidade causa deformações no "tecido de espaço tempo", que é onde estamos. Por exemplo, é por isso que existem as órbitas planetárias, porque a curvatura provocada no tecido faz com que os planetas fiquem presos em uma curva espacial. (Veja: https://www.youtube.com/watch?v=l-BVkHRLPfo) Essa é uma forma de explicar a força gravitacional. Se o objeto não tiver velocidade suficiente para estar numa órbita, é inevitável que vá se chocar com o objeto que o atrai. Mas os exemplos também incluem coisas ao nosso redor: a maçã cai da árvore porque existe uma curvatura exercida pela Terra que faz a maçã ir na direção dessa.

- O princípio da equivalência diz que os efeitos da aceleração e da gravidade são indistinguíveis. Assim como um objeto sob aceleração (mudança de velocidade) fica mais lento no tempo em relação a um objeto não acelerado, um objeto sob forte atração gravitacional irá ficar mais lento também em relação a outro que não esteja em campo gravitacional tão grande.

A imagem abaixo ilustra um pouco essa ideia:


As distâncias AB e CD seriam iguais se não houvesse uma curvatura no segundo caminho. Ainda que um objeto no primeiro caminho estivesse viajando à mesma velocidade que outro objeto no segundo caminho, o segundo objeto demoraria mais para chegar ao seu destino, ou seja, o tempo passaria mais devagar para ele. A ideia é pensar que um movimento sempre se realiza em quatro dimensões (ou pelo menos na temporal, já que você pode ficar parado, mas o tempo não irá parar para você). A gravidade e a aceleração provocam curvas no tecido formado por essas dimensões, fazendo com que a distância (não a distância 3D, mas a 4D) seja alterada. Se um objeto está na presença de um forte campo gravitacional, o tempo está passando mais devagar para ele. Mesmo que esteja parado, um fato é que ele está se movendo no tempo na velocidade da luz, e outro fato é que a distância a percorrer no tecido espaço tempo é maior, ou seja, demorará mais tempo para ele percorrer o "mesmo tempo" que outro objeto fora desse campo gravitacional. O que está no campo gravitacional terá "envelhecido" menos quando ambos se encontrarem no mesmo ponto do tecido espaço tempo, porque o primeiro terá percorrido avançado menos no tempo.

joao_ricardo159 escreveu:Se em algum momento usei alguma palavra "pesada" no tópico peço desculpas, não foi a intenção. Só me expressei dessa forma, digamos, exasperada para deixar de forma bem explícita a minha dúvida, que é justamente saber o por quê de tal fenômeno ocorrer, pois já fiz várias perguntas em vários tópicos e já vi vários vídeos sobre o assunto e nenhum realmente explica o por quê. Só diz que experimentos comprovam, os satélites comprovam, etc, etc. Mas nenhum diz o porquê de acontecer.

Caso as respostas do colego Pedro não responda suas dúvidas acredito que você esteja diante de uma pergunta que a física ainda não sabe responder, pelo menos não da forma como você quer. Fazendo uma analogia, experimentos simples mostram que cargas podem se atrair ou repelir, dependendo do sinal, mas e a pergunta: por que exatamente, cargas opostas se atraem e de sinais iguais se repelem? Acredito que a física ainda não responde (se responde me avisem que adoraria saber). Isto é, somente sabemos que isso ocorre mas não podemos dizer exatamente o porque.

Fique tranquilo. Estava me referindo a palavra que voce usou em "mas porque ... isso acontece?" rsrs' 

Até porque eu nao penso que essa ideia (derivada da teoria da relatividade) é correta.

Um dos pilares exemplificado no experimento em que a luz em espelhos percorreria uma distancia maior para um observador em movimento é uma percepção incorreta.

Se isso acontece, é algo simplesmente visual. Assim como se voce olhar dentro de um trem outro trem em sentido contrario, perceba que seus olhos quando muito atentos a um ponto do trem em movimento, vera imagens quase em "parcelas" porque seus olhos nao acompanham necessariamente todo o movimento do trem. A mesma coisa aconteceria com a luz, mas isso é uma percepção visual.

E ainda tem outra percepçao visual: a forma que o observador vê um feixe perto dele realmente parece que o feixe incidiria como duas retas verticais, mas para um observador externo (nao necessariamente em movimento) ele veria uma trajetoria mais extensa. Nao porque a luz teve uma trajetoria maior, mas simplesmente porque ele esta vendo de um referencial que permite enxergar a trajetoria horizontal de uma melhor forma.

Seria como eu pegar um laser alinhado aos meus olhos e inclinar ele a ponto de ele ficar 30 cm acima dos meus olhos e 5 metros de um objeto e dizer que ele percorreu 30 cm. Enquanto um observador externo veria tantos os 5 metros da trajetoria, quanto os 30 cm que ficaram acima dos meus olhos.

O grande argumento usado para defender a teoria seria os experimentos com relógios atomicos que coincidiram com os cálculos (dando uma diferença de nanossegundos entre relógios atomicos em avioes usados para este teste, o que esta de acordo com os calculos). E sempre é complicado depender de confirmaçao de quem tem o dinheiro em maos porque pessoalmente duvido muito que Einstein teria essa exatidao com base nesses pilares.

Poderia haver uma diferença entre os relógios porque a aceleraçao gravitacional é usada para separar até moléculas, no caso de amostras em centrifugaçao, imagina causar interferencias minimas. Portanto, poderia ter essa possibildiade de interferencia bilionésima. Entao nao precisa nem ser necessariamente algo relativo a relatividade, apesar de, como eu disse, por conta dos calculos coincidirem é uma forte indicaçao ou que fraudaram os resultados, ou de que os calculos da relatividade sao extremamente exatos.

João Ricardo, acho que vc vai gostar deste filminho:

https://youtu.be/9uq-acnyOWI

Como já foi comentado a acima, para entender o porquê da velocidade interferir na dilatação temporal precisa-se entender alguns conceitos de relatividade restrita. Basicamente, essa conclusão deriva-se a partir dos postulados de Einstein, que são:
1) Todos os processos da Natureza decorrem igualmente em todos os sistemas inerciais de referência.
2) A velocidade da luz no vácuo é igual para todos os sistemas de referência inerciais. Ela não depende nem da velocidade do emissor, nem da velocidade do receptor do sinal luminoso.

A prova do segundo postulado é obtida experimentalmente, dentre as quais tem-se a famosa Experiência de Michelson-Morley, que demonstra que a velocidade da luz no vácuo independe do movimento da Terra em relação ao Sol.

Além do vídeo linkado pelo Emanuel dias, recomendo que veja esse vídeo também:
https://www.youtube.com/watch?v=PKLLUL4-jV4&t=291s

Tomando esses postulados como verdadeiros, obtém-se a equação que relaciona a velocidade de um corpo (v) com a dilatação temporal dele:
∆t = ∆to/√(1 - v²/c²)
Uma das demonstrações dessa equação encontra-se no vídeo:
https://www.youtube.com/watch?v=_dBBYg8w1gQ

Por exemplo, o tempo (∆to) passado para um corpo viajando à 80% da velocidade da luz (v = 0,8c), com relação a um corpo em repouso na Terra, durante um período de dez anos na Terra (∆t = 10 anos) é:
∆to = ∆t√(1 - v²/c²) = 10√(1 - 0,8²) = 6 anos
Ou seja, para o corpo em movimento passaram-se apenas 6 anos enquanto para o corpo em repouso na Terra passaram-se 10 anos.

Já para entender mais a fundo como a gravidade interfere na dilatação temporal e que na verdade ela não se trata de uma "força" como sugeria Newton, mas sim de uma curvatura do espaço-tempo, além de relatividade restrita precisa-se entender a relatividade geral. E para entender a relatividade geral você precisaria ter conhecimento de alguns conteúdos de matemática de nível superior, como cálculo diferencial e integral (de uma e de múltiplas variáveis), álgebra linear, topologia e geometria diferencial.

Experimentos que verificam que corpos massivos deformam o tecido do espaço-tempo também existem aos montes, incluindo um bem famoso feito pelo Einstein em Sobral, no Brasil, onde observou-se que a luz provinda de uma estrela, ao passar nas proximidades do Sol, sofria um desvio devido curvatura que o Sol causa no espaço-tempo.

Se estiver realmente interessado e entender inglês, tem uma série de aulas bastante didáticas da Universidade Stanford disponíveis gratuitamente no youtube que são ministradas pelo físico Leonard Susskind:
https://www.youtube.com/watch?v=JRZgW1YjCKk (aula 1)

Destacando que por mais estranha e contra-intuitiva que ela seja, a teoria da Relatividade é amplamente aceita na comunidade cientifica, com uma série de experimentos comprovando-a e com várias tecnologias utilizadas atualmente que dependem diretamente dos efeitos previstos por ela, como o GPS, por exemplo, que caso não fossem consideradas as implicações da teoria da Relatividade, haveriam erros significativos de medição feitas por estes aparelhos.